فيديو السؤال: تحديد فلوريد الفلز المستخدم مادة مضافة إلى خليط الألومينا والكريوليت في استخلاص الألومنيوم الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

بالإضافة إلى الكريوليت، ما فلوريد الفلز الآخر الموجود في الخليط المنصهر المستخدم في إذابة الألومينا؟ أ: ‪BaF2‬‏، ب: ‪CaF2‬‏، ج: ‪LiF‬‏، د: ‪NaF‬‏، هـ: ‪MgF2‬‏.

البوكسيت هو اسم خام الألومنيوم غير النقي المستخرج من الأرض. خلال عملية باير، يتحول البوكسيت إلى ألومينا نقية، أو ‪Al2O3‬‏. تتحول الألومينا بعد ذلك إلى فلز الألومنيوم من خلال عملية هال-هيرولت. درجة انصهار الألومينا تزيد على 2000 درجة سلزية. ومن ثم تخلط الألومينا مع الكريوليت المنصهر، أو ‪Na3AlF6‬‏، الذي يخفض درجة انصهار الألومينا. عند حوالي 900 درجة سلزية، تذوب الألومينا في الكريوليت ويكون إلكتروليتًا منصهرًا. الإلكتروليت مادة تحتوي على أيونات حرة الحركة يمكنها توصيل التيار الكهربي.

ويمكن بعد ذلك تفكيك خليط الألومينا والكريوليت من خلال عملية التحليل الكهربي في خلية إلكتروليتية مثل الخلية الموضحة. يمرر تيار كهربي عبر المحلول الإلكتروليتي باستخدام المصاعد الموجبة الشحنة والمهبط السالب الشحنة. عند المهبط، يكتسب كل أيون ‪Al3+‬‏ ثلاثة إلكترونات. وتكون عملية الاختزال هذه فلز الألومنيوم السائل والذي يغوص إلى القاع ويمكن تجميعه. تفقد أيونات الأكسيد الإلكترونات عند المصاعد. تنتج عملية التأكسد غاز الأكسجين الذي يتصاعد على صورة فقاعات. لسوء الحظ، عملية التحليل الكهربي لتكوين فلز الألومنيوم باهظة الثمن. ويستغرق الأمر الكثير من الطاقة لتشغيل تيار كهربي عالي الجهد عبر العديد من الخلايا الإلكتروليتية في الوقت نفسه.

بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الأمر قدرًا كبيرًا من الطاقة للحفاظ على حرارة الخليط الإلكتروليتي بما يكفي لانصهاره. يمكن إضافة مواد مضافة معينة إلى خليط الألومينا والكريوليت لخفض درجة الانصهار وزيادة التوصيل الكهربي، وهو ما يقلل بدوره التكلفة والطاقة اللازمة للتفاعل. إحدى هذه المواد المضافة هي فلوريد الكالسيوم، أو ‪CaF2‬‏، الذي يعرف أيضًا بالفلورسبار.

بالنظر إلى خيارات الإجابة، نرى أن فلوريد الكالسيوم هو أحد الخيارات. ومن ثم، فلوريد الفلز المستخدم مادة مضافة في الخليط المنصهر المستخدم في إذابة الألومينا هو ‪CaF2‬‏؛ أي الخيار ب.